值 若 需 增 加 則 在 大 尺 寸 的 鏡 頭 在 製 作 上 越 為 困 難 且 正 弦 值 的 極 大 值 為 1； k1 製 程 常 數 當 曝光線寬與未曝光線寬為 1:1，即 2CD 為解析度 極 限 時，其 物 理 原 理 定 義 為 0.5，若 以新技術增加其製程能力則可達 k1=0.25。以方程式 (1)而言，除了增進 NA 與 k1 值 外，縮 短 光 源 波 長 為 提 升 解 析 度 的 最 直 接 方 式 。 國際半導體技術藍圖( International Technology Roadmap for Semiconductors， ITRS )在過 去的微影製程光源 發 展 為 例 ， 商 業 用 光 源 由 G-line( 436 nm )、 I-line( 365 nm )、 KrF
微影製 程 中 的 光 學 元 件 材 料 在 13.5 nm 光源下的光學性質如折射 率( Reflctive index，n )、吸收係數( absorption coefficient，σabs )與薄膜材料 厚度( Thickness )是評估是否適用於 EUV 微影製程的重要參數。 2004 年 Chandhok 團隊根據由重量分析所得到的密度與 Specular X-ray
reflectometer ( SXR )法測得在 1.54 Å 下的反射率曲線推導出材料密度並與 EUV 反射儀( EUV-2D )結果比較，三種密度測量方式的結果相符，再以 原子散射理論計算即可推估在13.5 nm 光源下的材料光學性質( n,k )。3 2006 年 Kwark 團隊在 Lawrence Berkeley 國家實驗室的運用 Advanced Light Source( ALS )的 EUV 光源連結反射儀量測各種光阻的反射率曲線，
而 重 量 分 析 計 算 與 反 射 儀 量 測 的 密 度 結 果 具 有 相 似 性 。 由 上 述 兩 文 獻 可 確 立 EUV 反射儀是具有量測在 13.5 nm 光學性質的能力。4
本 實 驗 室 使 用 國 家 同 步 輻 射 研 究 中 心( National Synchrotron
Radiation Research Center，NSRRC )08A1 光束線的 EUV 光源，並連結 由 馮學深博士及傅皇文先生團隊所建置鏡面反射儀( 在此稱之為 SEUVR ) ( photoablation effect )；Bartnik 團隊使用掃描式電子顯微鏡( Scanner
electronic microscope，SEM )觀察 PMMA 的剝蝕效應，經過不同曝光劑量 後薄膜表面形貌變化會與薄膜表面的釋氣現象相關，研究中發現在低劑量 的曝光會使表面的粗糙度上升，當累積曝光劑量後表面會呈平滑狀但有角 錐型的凸起，此為薄膜材料的有機結構經曝光裂解後未脫離表面而堆積產 生，而光剝蝕與釋氣現象是因高能量光子入射有機光阻材料後產生光游離 產生小分子、離子或是自由基等裂解反應並脫離表面至真空環境且薄膜表 面因脫離有機碎片而產生光剝蝕刻痕，而此現象的相關性示意圖如圖 1 所 示。6 光釋氣現象在需要高真空環境的極紫外光微影製程中， 為觀察光阻 釋氣汙染光學元件嚴重度的指標之一。由光阻表面因光化學現象產生而脫 離至真空中的氣體含有從光阻劑曝光激發所釋出的有機碎片，含碳的有機 碎片會吸附光學元件上，經高能光源的照射後會使吸附的有機碎片再次進 行光化學反應使有機碎片更加碳化進而汙染光學元件，使光學元件反射率 降低導致須曝光時間上升，因此微影製程的出產速率下降且可能造成轉置 的電路圖形產生缺陷，而此情形在微影製程中則稱為光阻釋氣汙染。
圖1 光剝蝕效應與釋氣現象示意圖
本 實 驗 室 研 究 團 隊 先 前 已 使 用 極 紫 外 光 反 射 儀 法( Specular EUV Reflectometer，SEUVR )量測光敏感性薄膜的光學性質( n、σabs、T )，若 SEUVR 僅用於量測在 EUV 光源下的 n 與 k 值，則實驗必須在真空環境 Bond Equivalent per Carbon )係數成線性相關，其 DBEPC 是以光阻材料分 子中平均每個碳原子的有效多鍵數，因此可以由薄膜光阻的化學式推估其 光剝蝕效應的厚度損失。10
如果以光源波長主導 Moore’s law 演進，更小尺寸線寬的半導體製 光學性質儀器( Specular BEUV Reflectometer，SBEUVR )，其與現今常用的 SXR 與 SEUVR 比較量測的光學性質結果。本研究發展以 13.5 nm 與 6.7 nm DupontTM 公司所提供的雙分子共聚物( copolymer )為 2007 年 SEMATECH 組織八個研究機構進行光阻釋氣標竿量測時所使用的 EUV 模型光阻 ( RRR )，因此選用此二種作為實驗光阻薄膜樣品。